Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом. Мурзина Е.А. - 74 стр.

       Процессы рождения и аннигиляции частиц были теоретически
предсказаны в 1931г. П.А.Дираком. Они вытекали из созданной им
теории электрона. Согласно Дираку, совместить квантовую механику (
к тому времени уже подтвержденную экспериментом) с теорией
относительности удается лишь, если наряду с состоянием электрона с
положительной энергией ввести состояние электрона с отрицательной
энергией (или положительного        "электрона" с положительной
энергией).
      В 1932 г. К.Д. Андерсон, исследуя состав космических лучей с
помощью камеры Вильсона, помещенной в магнитное поле, получил
экспериментальные      доказательства   существования     позитрона
(Нобелевская премия, 1936 г.). По знаку кривизны следа частицы
нашли, что частица положительная, а по изменению кривизны (после
прохождения ею 6 мм свинца) и по плотности зерен в треке
определили массу и импульс частицы. В 1933 г. Фредерик и Ирен
Жолио-Кюри впервые получили фотографию камеры Вильсона со
следами электрона и позитрона, рожденных гамма-квантом, и в том
же году Ф.Жолио-Кюри впервые наблюдал аннигиляцию электронов
и позитронов в два фотона.
      Как же происходит аннигиляция позитронов? Попав в вещество,
быстрые позитроны ведут себя так же, как и электроны, т.е. при
Те > ε они испытывают радиационное торможение, а при Те < ε –
ионизационные потери и, как правило, почти полностью теряют
свою скорость. В дальнейшем начинается их диффузия в веществе до
встречи со свободными или связанными в атомах электронами и
последующая аннигиляция позитронов. Перед аннигиляцией обе
частицы (электрон и позитрон) чаще всего находятся в состоянии,
когда их моменты количества движения равны нулю (S -состояние).
Дальнейшая судьба их зависит от взаимной ориентации внутренних
моментов количества движения (спинов) и от того, свободен ли
электрон или находится в связанном состоянии.
      При встрече электрона и позитрона их полная энергия, включая
энергию     покоя,    почти    целиком    переходит    в   энергию
электромагнитного излучения (процесс, обратный рождению пар) и
частично передается какому-то третьему телу, например, ядру.
Если аннигиляция позитронов происходит на электроне, входящим в
состав атома, то возможна аннигиляция с образованием одного фотона,
т.к. импульс образующегося фотона будет компенсироваться отдачей
атома или ядра, и закон сохранения импульсов будет выполняться.
Законы сохранения энергии и импульса для этой ситуации можно
записать так:
                                              hν
2mec2+ T- + T+ = h ν + Tотд ,     р− + р+ =      + ротд .
                                               c


                                - 73 -